โลหะผสมอะลูมิเนียมครองความเป็นวิศวกรรมยานยนต์เพื่อสมรรถนะน้ำหนักเบา

ในกีฬามอเตอร์สปอร์ต ทุกเสี้ยววินาทีมีความสำคัญ การเลือกใช้วัสดุสำหรับส่วนประกอบการแข่งรถขึ้นอยู่กับปัจจัยสำคัญสี่ประการ ได้แก่ คุณสมบัติที่มีน้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง ความง่ายในการตัดแต่ง และความทนทานต่อการกัดกร่อน โลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีลักษณะเฉพาะที่โดดเด่น มีบทบาทสำคัญในการใช้งานด้านการแข่งรถ ตั้งแต่หม้อน้ำและลูกสูบไปจนถึงท่อร่วมไอดี อย่างไรก็ตาม ต้องเน้นย้ำว่าอะลูมิเนียมไม่เหมาะสำหรับระบบไอเสียเนื่องจากข้อกังวลด้านความปลอดภัย

หนึ่งในคุณสมบัติที่น่าสนใจที่สุดของอะลูมิเนียมสำหรับวิศวกรการแข่งรถคือธรรมชาติที่มีน้ำหนักเบา ด้วยความหนาแน่นประมาณหนึ่งในสามของเหล็ก ส่วนประกอบอะลูมิเนียมจึงช่วยประหยัดน้ำหนักได้อย่างมากในปริมาณที่เท่ากัน ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในการลดน้ำหนักให้เหลือน้อยที่สุด น่าทึ่งที่โลหะผสมอะลูมิเนียมบางชนิดแสดงความแข็งแรงในการดึงที่สูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำบางชนิด ทำให้สามารถลดน้ำหนักได้อย่างมากโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง การปรับปรุงความแข็งแรงเพิ่มเติมสามารถทำได้ผ่านกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน

โลหะผสมอะลูมิเนียมแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก ได้แก่ โลหะผสมแบบขึ้นรูปและโลหะผสมหล่อ โลหะผสมแบบขึ้นรูปผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การรีด การอัดขึ้นรูป หรือการดึง เพื่อสร้างรูปทรงโครงสร้าง (ท่อ โปรไฟล์ แผ่น หรือแท่ง) ในขณะที่โลหะผสมหล่อถูกหล่อขึ้นรูปผ่านการหล่อสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน การตีขึ้นรูปเป็นอีกวิธีหนึ่งในการผลิตทั่วไป เทคนิคการประกอบ ได้แก่ การตอกหมุด การขันโบลต์ หรือการเชื่อม โดยมีการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมเพื่อเพิ่มความแข็งแรง

เพื่อให้เป็นไปตามความต้องการเฉพาะของการแข่งรถ วิศวกรจะปรับคุณสมบัติของอะลูมิเนียมผ่านองค์ประกอบการผสม โลหะผสมแบบขึ้นรูปเป็นไปตามระบบการระบุตัวเลขสี่หลัก โดยตัวเลขหลักแรกจะระบุส่วนประกอบการผสมหลัก ด้านล่างนี้คือรายละเอียดของชุดอะลูมิเนียมหลักและการใช้งาน:

ในการแข่งรถ โลหะผสมที่แพร่หลาย ได้แก่ 3003, 2024, 6061 และ 7075 โลหะผสม 3003 ซึ่งไม่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้ดีเยี่ยมในการตัดแต่งและเชื่อมสำหรับชิ้นส่วนที่มีความเครียดต่ำ เช่น ถังและตัวยึด โลหะผสม 2024 มีความแข็งแรงสูง แต่มีความสามารถในการขึ้นรูปและการเชื่อมจำกัด ทำให้เหมาะสำหรับผิวตัวถังและมู่เล่ โลหะผสม 7075 ซึ่งแข็งแกร่งที่สุดในบรรดาตัวเลือกทั่วไป เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึงและส่วนประกอบช่วงล่างแบบตรง แม้ว่าจะเชื่อมได้ไม่ดีก็ตาม

โลหะผสม 6061 สร้างสมดุลที่เหมาะสม โดยมีความสามารถในการเชื่อม ความแข็งแรงปานกลางถึงสูง และความสามารถในการขึ้นรูปในสภาวะอบอ่อน ดังนั้นจึงครอบงำการผลิตท่อร่วมไอดีและท่ออินเตอร์คูลเลอร์ สำหรับส่วนประกอบหล่อ เช่น ตัวเรือนปั๊มหรือตัวเรือนกระปุกเกียร์ โลหะผสม 356 ให้ความสามารถในการเชื่อมและการอบชุบด้วยความร้อนที่ดีเยี่ยม

การอบชุบด้วยความร้อนใช้ "การชุบแข็งแบบตกตะกอน" เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับโลหะผสมอะลูมิเนียม กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่โลหะผสมเหนือ "อุณหภูมิสารละลาย" เพื่อละลายองค์ประกอบการผสมอย่างสม่ำเสมอ ตามด้วยการดับ (การทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว) การบ่มในภายหลัง ไม่ว่าจะที่อุณหภูมิห้องหรือเร่งด้วยเทียม องค์ประกอบโลหะผสมเพื่อตกตะกอนเป็นอนุภาคละเอียด ยับยั้งการลื่นของเกรนและเพิ่มความแข็ง

การทำงานเย็น (การตีขึ้นรูป การปั๊ม การดัด) ทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติก ปรับแต่งโครงสร้างเกรนเพื่อเพิ่มความแข็งแรง ในทางกลับกัน การอบอ่อนจะทำให้อัลลอยอ่อนลงโดยการให้ความร้อนเหนืออุณหภูมิสารละลายและการทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ ซึ่งส่งเสริมการก่อตัวของคริสตัลที่หยาบและไม่สม่ำเสมอเพื่อความเหนียวที่มากขึ้น

รหัสอุณหภูมิระบุเงื่อนไขของโลหะผสม: O (อบอ่อน เหมาะสำหรับการดัด) F (ผลิตตามจริง) T4 (อบชุบด้วยความร้อนแบบสารละลาย + อายุตามธรรมชาติ) และ T6 (อบชุบด้วยความร้อนแบบสารละลาย + อายุเทียมเพื่อความแข็งแรงสูงสุด) หลังการเชื่อม ส่วนประกอบอาจต้องมีการอบชุบด้วยความร้อนซ้ำเพื่อคืนค่าคุณสมบัติ T6 ท่ออะลูมิเนียมงอ ซึ่งโดยทั่วไปจะถูกอบอ่อนก่อนการขึ้นรูป จะมีความแข็งแรงจากการทำงานเย็นบางส่วน แต่ต้องมีการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อให้แข็งตัวเต็มที่